[go: up one dir, main page]

TWI820126B - 頭戴式顯示器 - Google Patents

頭戴式顯示器 Download PDF

Info

Publication number
TWI820126B
TWI820126B TW108115063A TW108115063A TWI820126B TW I820126 B TWI820126 B TW I820126B TW 108115063 A TW108115063 A TW 108115063A TW 108115063 A TW108115063 A TW 108115063A TW I820126 B TWI820126 B TW I820126B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
anisotropic
light diffusion
diffusion layer
light
optical film
Prior art date
Application number
TW108115063A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201947283A (zh
Inventor
坂野翼
杉山仁英
Original Assignee
日商巴川製紙所股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日商巴川製紙所股份有限公司 filed Critical 日商巴川製紙所股份有限公司
Publication of TW201947283A publication Critical patent/TW201947283A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI820126B publication Critical patent/TWI820126B/zh

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/017—Head mounted
    • G02B27/0172—Head mounted characterised by optical features
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/02—Diffusing elements; Afocal elements
    • G02B5/0205—Diffusing elements; Afocal elements characterised by the diffusing properties
    • G02B5/0257—Diffusing elements; Afocal elements characterised by the diffusing properties creating an anisotropic diffusion characteristic, i.e. distributing output differently in two perpendicular axes
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/02—Viewing or reading apparatus
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/02—Diffusing elements; Afocal elements
    • G02B5/0205—Diffusing elements; Afocal elements characterised by the diffusing properties
    • G02B5/021—Diffusing elements; Afocal elements characterised by the diffusing properties the diffusion taking place at the element's surface, e.g. by means of surface roughening or microprismatic structures
    • G02B5/0221—Diffusing elements; Afocal elements characterised by the diffusing properties the diffusion taking place at the element's surface, e.g. by means of surface roughening or microprismatic structures the surface having an irregular structure
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B33/00—Electroluminescent light sources
    • H05B33/02—Details
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/80—Constructional details
    • H10K50/85—Arrangements for extracting light from the devices
    • H10K50/854—Arrangements for extracting light from the devices comprising scattering means
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K59/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
    • H10K59/30—Devices specially adapted for multicolour light emission
    • H10K59/38—Devices specially adapted for multicolour light emission comprising colour filters or colour changing media [CCM]
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K59/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
    • H10K59/50—OLEDs integrated with light modulating elements, e.g. with electrochromic elements, photochromic elements or liquid crystal elements
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K59/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
    • H10K59/80—Constructional details
    • H10K59/875—Arrangements for extracting light from the devices
    • H10K59/877—Arrangements for extracting light from the devices comprising scattering means
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/20—Filters
    • G02B5/201—Filters in the form of arrays
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K59/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
    • H10K59/30—Devices specially adapted for multicolour light emission
    • H10K59/35—Devices specially adapted for multicolour light emission comprising red-green-blue [RGB] subpixels

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
  • Electroluminescent Light Sources (AREA)
  • Instrument Panels (AREA)

Abstract

本發明之課題在於提供一種頭戴式顯示器，其係藉由異向性光學膜使來自有機電致發光顯示面板的光擴散並穿透，降低黑色矩陣(BM：Black Matrix)的可辨識性而不會感到上色，而可得到更高的沉浸感。
本發明提供一種頭戴式顯示器，其係在較有機電致發光顯示面板內的彩色濾光片或RGB發光層更靠近觀看側之位置具備直線穿透率依入射光角度而變化之異向性光學膜，其中：前述異向性光學膜至少包含單層或複數層之異向性光擴散層，於前述異向性光擴散層具有矩陣區域、以及折射率與前述矩陣區域不同之複數個柱狀區域。

Description

頭戴式顯示器
本發明係關於頭戴式顯示器。
近年來，虛擬實境(Virtual Reality，以下略稱為VR)的技術開發有所進展，已有使用頭戴式顯示器(Head-mounted display，以下略稱為HMD)作為顯示裝置者。HMD為使用液晶(以下略稱為LCD)顯示面板或有機電致發光(以下略稱為OLED)顯示面板等之顯示裝置，且係使用小型的圖像顯示面板，將圖像直接提供於收視者的眼前之顯示裝置。
HMD與以往的液晶顯示面板等不同，由於眼睛與圖像顯示面板的距離極為接近，所以可得到VR所需之沉浸感。
於OLED顯示面板中，係有僅有白色發光層並使用彩色濾光片的方式，以及使用紅色(R)、綠色(G)、藍色(B)發光層(以下稱為RGB發光層)的方式。其中，在使用彩色濾光片的方式中，為了防止來自發光層的漏光或RGB的混色，於彩色濾光片的各像素間形成有黑色矩陣(BM)(第1圖)。此外，在使用RGB發光層的方法中，存在有與黑矩陣類似的因像素所造成的間隙。以下，在本發明中，係將使用彩色濾光片方式中的黑矩陣和使用RGB發光層方式中的像素間隙統稱為黑色矩陣(BM)。
由於此黑色矩陣，在眼睛與頭戴式顯示器的顯示用面板極為接近時，係有黑色矩陣變得更醒目而被觀看到之問題[網格效應(screen door effect)]，會有損及VR所需之沉浸感之疑慮。
對於此問題，於專利文獻1中係提出一種於液晶顯示面板的面板面(觀看)側設置既定的相位型繞射光柵之發明。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2016-206512號公報
然而，於專利文獻1所揭示之使用相位型繞射光柵之HMD中，可得知雖能夠抑制圖像的顆粒感，但還是會較淺地觀察到黑色矩陣，而仍有無法得到充分的沉浸感之疑慮。
本發明係有鑑於上述情形而創作出者，其目的在於提供一種藉由前述異向性光學膜使來自顯示器的光擴散並穿透，降低黑色矩陣的可辨識性而不會感到上色(coloring)，可得到更高的沉浸感之HMD。
本發明者們對上述課題進行精心探討，結果發現在較OLED顯示面板內的彩色濾光片或RGB發光層更靠近觀看側之位置設置 直線穿透率依入射光角度而變化之特定的異向性光學膜，可藉以降低黑色矩陣的可辨識性，因而完成本發明。
亦即，本發明(1)為一種頭戴式顯示器，其係在較有機電致發光顯示面板內的彩色濾光片或RGB發光層更靠近觀看側之位置具備直線穿透率依入射光角度而變化之異向性光學膜，其中：前述異向性光學膜至少包含單層或複數層之異向性光擴散層，前述異向性光擴散層具有矩陣區域以及折射率與前述矩陣區域不同之複數個柱狀區域。
本發明(2)為如前述發明(1)所述之頭戴式顯示器，其中，前述單層或複數層之異向性光擴散層的霧度值為50%至85%。
本發明(3)為如前述發明(1)或(2)所述之頭戴式顯示器，其中，前述異向性光擴散層具有至少1個散射中心軸，前述至少1個散射中心軸角度為-15°至+15°。
本發明(4)為如前述發明(1)至(3)中任一項所述之頭戴式顯示器，其中，在前述單層或複數層之異向性光擴散層之至少一者的最表面形成有表面凹凸，前述表面凹凸之依據JIS B0601-2001測得之算術平均粗糙度Ra為0.10μm以下。
本發明(5)為如前述發明(1)至(4)中任一項所述之頭戴式顯示器，其中，前述異向性光擴散層的複數個柱狀區域係構成為從前述異向性光擴散層之一表面到另一表面做配向並且從前述一表面延伸至前述另一表面，於前述 異向性光擴散層之一表面之前述複數個柱狀區域的表面形狀具有短徑與長徑。
本發明(6)為如前述發明(5)所述之頭戴式顯示器，其中，前述異向性光擴散層之一表面中之前述柱狀區域的平均長徑/平均短徑亦即前述柱狀區域的長寬比為未達2。
本發明(7)為如前述發明(5)所述之頭戴式顯示器，其中，前述異向性光擴散層之一表面中之前述柱狀區域的平均長徑/平均短徑亦即前述柱狀區域的長寬比為2至20。
本發明(8)為如前述發明(1)至(7)中任一項所述之頭戴式顯示器，其中，前述異向性光擴散層的厚度為10μm至100μm。
本發明(9)為如前述發明(1)至(8)中任一項所述之頭戴式顯示器，其中，從前述異向性光學膜的法線方向所入射之光的直線穿透率為5%至40%。
根據本發明，可提供一種能夠降低黑色矩陣的可辨識性，不會感到上色，而可得到更高的沉浸感之頭戴式顯示器。
1‧‧‧光源
2‧‧‧檢測器
100‧‧‧OLED面板
110‧‧‧有機EL層
120‧‧‧玻璃基板
130‧‧‧異向性光學膜
200‧‧‧異向性光擴散層
201、211‧‧‧矩陣區域
202、212‧‧‧柱狀區域
300‧‧‧光源
301、302‧‧‧指向性擴散元件
303‧‧‧未硬化樹脂組成物層
第1圖為顯示本發明之黑色矩陣的例子之彩色濾光片之示意圖。
第2圖為顯示本發明之HMD之顯示部的構造例之剖面圖。
第3圖為顯示本發明之異向性光學膜的入射角相依性之說明圖。
第4圖為本發明之異向性光擴散層之平面方向的剖面圖。
第5圖為顯示本發明之異向性光擴散層的例子之示意圖。
第6圖為用以說明異向性光擴散層中的散射中心軸之3維極座標顯示。
第7圖為用以說明異向性光擴散層中的擴散區域與非擴散區域之光學分布(profile)。
第8圖為顯示異向性光擴散層的入射光角度相依性測定方法之示意圖。
第9圖為顯示包含任意步驟1至3之本發明之異向性光擴散層的製造方法之示意圖。
1. 主要用語的定義
所謂「直線穿透率」，一般而言係關於入射於異向性光學膜或異向性光擴散層之光的直線穿透性，或是從某入射光角度入射時，與入射方向為同一直線方向的穿透光量與所入射之光的光量之比率，並以下述式所表示。
直線穿透率(%)=(直線穿透光量/入射光量)×100
所謂「散射中心軸」，意指在改變朝向異向性光學膜或異向性光擴散層之入射光角度時，與直線穿透性以該入射光角度為交界具有大致對稱性之光的入射光角度為一致之方向。設為「具有大致對稱性」者，是由於在散射中心軸相對於膜的法線方向具有斜率時，光學特性(後述「光學分布」)嚴格而言不具有對稱性之故。散射中心軸可藉由以光學顯微鏡來觀察異向性光學膜之剖面的斜率，或是改變入射光角度來觀察隔著異向性光學膜之光的投影形狀而確認。
所謂「散射中心軸角度」，為散射中心軸相對於異向性光學膜或異向性光擴散層表面的法線方向之斜率，係指以異向性光學膜或異向性光擴散層的表面的法線方向為0°時之角度。
另外，本說明書中，「散射」與「擴散」兩者未區分而使用，兩者顯示相同含義。此外，「光聚合」及「光硬化」的含義係為藉由光使光聚合性化合物進行聚合反應，兩者係以同義語來使用。
本說明書中，在未特別言明而僅記載「法線」時，意指異向性光學膜的表面或異向性光擴散層的表面之法線。
本說明書中，在未特別言明而僅記載「柱狀區域的表面形狀」或「表面形狀」時，意指柱狀區域之異向性光擴散層表面的表面形狀。
1-1. 頭戴式顯示器(HMD)
HMD為裝著於頭部之顯示器裝置，為帽型或眼鏡型之可穿戴式裝置之一。本發明之HMD係使用OLED顯示面板作為顯示部，只要是於前述OLED顯示面板的觀看側包含彩色濾光片或RGB發光層者即可，並無特別限定。亦即包含：帽型或眼鏡型之形狀、裝著於雙眼或單眼之裝著方法、完全覆蓋眼鏡且完全無法觀看外部之「非穿透型」或是使用半反射鏡等以可觀看外部的模樣之「穿透型」之顯示器樣式、3D型式或2D型式之圖像方式等之HMD。
1-2. HMD的構成
依循第2圖來說明本發明之HMD之顯示部構造的一例。本發明之使用有異向性光學膜130之OLED面板，若為使用彩色濾光片或RGB發光層的方式者，即無特別限定，可為一般所知者。第2圖顯示OLED面板的 剖面構造。第2圖(a)之OLED顯示面板100係包含：異向性光學膜130、有機EL層110、以及玻璃基板120，前述有機EL層110係包含陰極、白色發光源、陽極、彩色濾光片者，或是包含陰極、RGB發光層、陽極者。此外，本發明中，將扣除異向性光學膜130之構成要素稱為有機電致發光(OLED)顯示面板。
本發明之HMD的顯示部中，如第2圖所示般，係於觀看側設置有異向性光學膜130(具體而言，係在第2圖的示意圖中，較玻璃基板120更靠近觀看側之位置)。前述異向性光學膜130的設置位置，若是設置在較彩色濾光片或RGB發光層更靠近觀看側之位置，亦即，更接近於眼睛之位置即可，其設置位置並無特別限定。
本發明之異向性光學膜可為直接或間接地積層於OLED顯示面板之態樣，或是設置成與顯示裝置隔有距離[第2圖(b)]。從OLED顯示面板所射出之光若是可隔著異向性光學膜而被使用者的眼睛觀看到即可。
此外，本發明之HMD可更包含改變光的方向之反射鏡，或是增加光量或擴大圖像之透鏡。
2. 異向性光學膜
本發明之異向性光學膜之直線穿透率係與入射光的入射角相依而變化。亦即，既定角度範圍的入射光維持直線性而穿透，其他角度範圍的入射光則顯示擴散性(第3圖)。第3圖表示著於入射角為20°至50°時顯示擴散性，於其他角度時未顯示擴散性而顯示直線穿透性。亦即在小於20°之0°與大於50°之65°時，未顯示擴散性而顯示直線穿透性。
2-1. 異向性光學的構造
本發明之異向性光學膜至少包含單層或複數層之異向性光擴散層。異向性光學膜所包含之異向性光擴散層，可包含複數層之直線穿透性、霧度值、散射中心軸等光學特性不同之異向性光擴散層。
在此所謂複數層之異向性光擴散層，為單層的異向性光擴散層直接或隔著黏著層而積層有複數層者。黏著層所使用之黏著劑，只要是具有透明性者即可，並無特別限制，較佳係使用常溫下具有感壓接著性之黏著劑。此黏著劑例如可列舉出聚酯系樹脂、環氧系樹脂、聚胺酯系樹脂、聚矽氧系樹脂、丙烯酸系樹脂等樹脂。尤其是丙烯酸系樹脂，其光學透明性高且相對便宜，故較佳。
另一方面，當設為將異向性光擴散層直接積層於異向性光擴散層時，可藉由使含有光聚合性化合物之組成物層硬化並形成單層的異向性光擴散層後，於該單層異向性光擴散層上直接塗佈含有光聚合性化合物之組成物並設成片狀進行硬化而製出。
再者，異向性光學膜除了異向性光擴散層之外，可積層複數的層。
積層有複數的層之異向性光學膜，例如可列舉出於異向性光學膜上積層具有其他機能之層者等。此外，本發明之異向性光學膜亦可積層於玻璃基板等透明基板上而使用。
本發明之異向性光學膜，從製造的容易性或製造成本之觀點來看，較佳為單層的異向性光擴散層。
考量到用途或生產性，異向性光學膜的厚度較佳為10μm至500μm，尤佳為50μm至150μm。
3. 異向性光擴散層
3-1. 異向性光擴散層的構造
本發明之異向性光擴散層具有矩陣區域以及折射率與矩陣區域不同之複數個柱狀區域，並且具有直線穿透率依入射光角度的不同而變化之光擴散性。
此外，異向性光擴散層通常是由含有光聚合性化合物之組成物的硬化物所構成。因此，矩陣區域與柱狀區域是由同一組成所構成並分別呈相分離而形成。
在此所謂折射率不同，只要是具有入射於異向性光擴散層之光的至少一部分在與矩陣區域及柱狀區域之界面上引起反射之程度的差異即可，並無特別限定，例如前述折射率的差為0.001以上即可。
本發明之異向性光擴散層的厚度(與異向性光學膜的厚度為同方向上的厚度)並無特別限定，例如較佳為1μm至200μm，尤佳為10μm至100μm。前述厚度超過200μm時，不僅耗費更多材料費，UV照射的費用亦增加而耗費製造成本，且由於異向性光擴散層的厚度方向上之擴散性的增加，而容易引起圖像模糊或對比降低。此外，厚度未達1μm時，有時難以形成充分的光擴散性及聚光性。
3-2. 柱狀區域
本發明之異向性光擴散層所含有之複數個柱狀區域，通常構成為從異向性光擴散層之一表面到另一表面做配向並且從前述一表面延伸至前述另一表面。
本發明之異向性光擴散層所含有之複數個柱狀區域之中，於異向性光擴散層的表面之前述複數個柱狀區域的表面形狀，可設為具有短徑與長徑之形狀。
前述剖面形狀並無特別限定，例如可設為圓形、橢圓形、多角形。為圓形時，短徑與長徑相等；為橢圓形時，短徑為短軸的長度，長徑為長軸的長度；為多角形時，將多角形內的最短長度設為短徑，將最長長度設為長徑。第4圖中，顯示從異向性光擴散層的表面方向所觀看之柱狀區域。圖中LA表示長徑，SA表示短徑。
本發明之短徑及長徑，係藉由光學顯微鏡來觀察異向性光擴散層的表面，並對任意選擇之20個柱狀區域分別測量短徑、長徑，並設為此等之平均值。
柱狀區域之短徑的平均值(平均短徑)較佳為0.5μm以上，尤佳為1.0μm以上，更佳為1.5μm以上。另一方面，柱狀區域的平均短徑較佳為5.0μm以下，尤佳為4.0μm以下，更佳為3.0μm以下。此等柱狀區域之短徑的下限值及上限值可適當地組合。
此外，長徑的平均值(平均長徑)較佳為0.5μm以上，尤佳為1.0μm以上，更佳為1.5μm以上。另一方面，柱狀區域的平均長徑較佳為100μm以下，尤佳為50μm以下，更佳為30μm以下。此等柱狀區域之長徑的下限值及上限值可適當地組合。
此外，本發明之柱狀區域之平均長徑相對於平均短徑之比(平均長徑/平均短徑)(亦即長寬比)並無特別限定，例如可設為1以上20以下。第4圖(a)顯示長寬比為2至20之異向性光擴散層，第4圖(b)顯示長寬比未達2之異向性光擴散層。
長寬比的上限較佳為20，尤佳為15，更佳為10。
當長寬比為1以上且未達2時，於照射平行於柱狀區域的軸向之光時，該穿透光等向地擴散[參考第5圖(a)]。另一方面，當長寬比為2以上20以下時，於同樣地照射平行於軸向之光時，係以因應長寬比之異向性而擴散[參考第5圖(b)]。
此外，本發明之異向性光擴散層可包含具有1種長寬比之複數個柱狀區域，或是包含具有不同長寬比之複數個柱狀區域。
本發明之異向性光擴散層可具有散射中心軸。
柱狀區域的配向方向(延伸方向)P，係可以與散射中心軸平行之方式來形成，且可以使異向性光擴散層具有期望的直線穿透率及擴散性之方式來適當地決定。所謂散射中心軸與柱狀區域的配向方向呈平行者，只要是滿足折射率的法則[司乃耳(Snell)法則]者即可，不需嚴格地平行。
Snell法則意指光從折射率n1的介質入射於折射率n2的介質之界面時，於該入射光角度θ1與折射角θ2之間，成立n1sinθ1=n2sinθ2的關係者。例如當n1=1(空氣)、n2=1.51(異向性光擴散層)時，入射光角度為30°時，柱狀區域的配向方向(折射角)約為19°，如此，即使入射光角度與折射角不同，若滿足Snell法則，則於本發明中包含在平行的概念中。
接著參考第6圖來說明異向性光擴散層中的散射中心軸P。第6圖為用以說明異向性光擴散層中的散射中心軸P之3維極座標指示。
此散射中心軸如上述般，意指在改變往異向性光擴散層之入射光角度時，與光擴散性以該入射光角度為交界具有大致對稱性之光的入射光角度為一致之方向。此時的入射光角度，係成為測定異向性光擴散層的光學分布，並成為由此光學分布(第7圖)中的極小值所包夾之大致中央部(擴散區域的大致中央部)。
此外，根據第6圖所示之3維極座標顯示，當以異向性光擴散層的表面為xy平面，以法線為z軸時，上述散射中心軸可藉由極角θ與方位角
Figure 108115063-A0202-12-0012-17
所表現。亦即，第6圖中的Pxy可謂投影於上述異向性光擴散層的表面之散射中心軸的長度方向。
在此，係將由異向性光擴散層的法線(第6圖所示之z軸)與柱狀區域所形成之極角θ(-90°<θ<90°)定義為本發明之散射中心軸角度。柱狀區域之軸向上的角度，於製造此等時可藉由改變照射在片狀之含有光聚合性化合物之組成物之光線的方向，而調整為期望的角度。
於本發明之異向性光擴散層中包含複數個散射中心軸時，可包含複數個散射中心軸的各軸與配向方向呈平行之複數個柱狀區域。
此外，本發明之柱狀區域的長度並無特別限定，可為從異向性光擴散層之一表面貫通至另一表面者，或是從一表面算起而未到達另一表面之長度。為了能夠提高異向性光擴散層之光的直線穿透性，柱狀區域的長度較佳係較前述平均長徑長。
3-3. 異向性光擴散層的特性
本發明之異向性光擴散層的特性(直線穿透率、霧度值)，可藉由1個或複數個前述散射中心軸角度(柱狀區域之軸向上的角度)與複數個柱狀區域的長寬比之組合來調整。
3-3-1. 異向性光擴散層的光學分布
如第7圖所示，異向性光擴散層具有直線穿透率依入射光角度的不同而變化之光擴散性的入射光角度相依性。在此，以下係將如第7圖般之顯示光擴散性的入射光角度相依性之曲線稱為「光學分布」。
光學分布係藉由下列方式而得到：如第8圖所示，首先將異向性光擴散層(或異向性光學膜)配置在光源1與檢測器2之間。本形態中，將使來自光源1的照射光I從異向性光擴散層(或異向性光學膜)的表面的法線方向入射之情形設為入射光角度0°。此外，異向性光擴散層(或異向性光學膜)係以直線V為中心以可任意地旋轉之方式來配置，並固定光源1及檢測器2。亦即，根據此方法，將樣本(異向性光擴散層(或異向性光學膜))配置在光源1與檢測器2之間，並以樣本表面的直線V為中心軸一面改變角度一面直行穿透樣本，並測定進入於檢測器2之直線穿透光量。
光學分布雖非直接地表現光擴散性，但若解釋為由於直線穿透率的降低反而使擴散穿透率增大時，則可謂大致顯示出光擴散性者。
於通常的等向性光擴散膜中，將0°附近的入射光角度設為峰值之山型的光學分布。
異向性光擴散層中，例如當散射中心軸角度為0°時(第7圖)，顯示於0°附近(-20°至+20°)的入射光角度下，直線穿透率小，隨著入射光角度(的絕對值)增大，直線穿透率增大之山谷型的光學分布。
如此，異向性光擴散層係具有：在入射光接近於散射中心軸之入射光角度範圍中強烈地擴散，但在此之上的入射光角度範圍中，擴散變弱且直線穿透率提高之性質。
以下，如第7圖所示，將相對於最大直線穿透率與最小直線穿透率之中間值的直線穿透率之2個入射光角度的角度範圍，稱為擴散區域(將此擴散區域的寬度稱為「擴散寬」)，將除此之外的入射光角度範圍稱為非擴散區域(穿透區域)。
3-3-2. 異向性光擴散層的直線穿透率
本發明之異向性光擴散層的從表面的法線方向所入射之光的直線穿透率並無特別限定，例如當異向性光學膜所包含之異向性光擴散層為1層時，較佳為5%至40%，尤佳為10%至30%。藉由設為此範圍，可提高使BM之可辨識性降低的效果。再者，前述直線穿透率可與光學分布的測定同樣地藉由測定直線穿透光量而得到。
3-3-3. 異向性光擴散層的霧度值
本發明之異向性光擴散層的霧度值，為顯示異向性光擴散層的擴散性之指標。霧度值增大時，異向性光擴散層的擴散性變高。異向性光擴散層的擴散性並無特別限定，例如較佳為50%至85%，尤佳為60%至80%。藉由設為此範圍，可提高使BM之可辨識性降低的效果。
當異向性光學膜所包含之異向性光擴散層為複數層時，全部異向性光擴散層中的霧度值成為異向性光學膜之異向性光擴散層的霧度值。
前述異向性光擴散層之霧度值的測定方法並無特別限定，可藉由一般所知的方法來測定。例如可藉由JIS K7136-1：2000「塑膠-透明材料的霧度求取法」來測定。
3-3-4. 異向性光擴散層的散射中心軸
本發明之異向性光擴散層可具有至少1個散射中心軸。前述散射中心軸角度並無特別限定，例如較佳為-15°至+15°，尤佳為-10°至+10°。位於-15°至+15°的範圍時，可藉由其光學特性來提高使BM之可辨識性降低的效果。
另外，當複數的異向性光擴散層具有同一散射中心軸時，此等係成為1個散射中心軸。
3-3-5. 異向性光擴散層的表面凹凸
本發明之異向性光擴散層較佳為於異向性光擴散層之至少一者的最表面具有凹凸，且異向性光擴散層之表面的算術平均粗糙度Ra為0.10μm以下。前述算術平均粗糙度Ra係依據JIS B0601-2001所求取。位於此範圍時，在構成為頭戴式顯示器時可提高抑制由像素所造成之上色之效果。
前述異向性光擴散層之表面的算術平均粗糙度Ra可藉由一般所知的方法來測定，並無特別限定。例如可列舉出使用共焦型雷射顯微鏡等之非接觸法，或是使用採用了探針之表面粗糙度測定器等之接觸法。
4. 異向性光學膜(異向性光擴散層)的製造方法
本發明之異向性光學膜的製造方法，可為藉由將UV等光線照射在光硬化性組成物層來製造者。以下首先說明異向性光擴散層的原料，接著說 明製程。以下主要係說明較佳例之包含1層異向性光擴散層之異向性光學膜的製造，並視需要而對其他態樣進行補充說明。
4-1. 異向性光擴散層的原料
對於異向性光擴散層的原料，係依序說明(1)光聚合性化合物，(2)光起始劑，(3)調配量，以及其他任意成分。
4-1-1. 光聚合性化合物
形成本發明之異向性光擴散層之材料的光聚合性化合物，是由選自具有自由基聚合性或陽離子聚合性的官能基之巨單體(macromonomer)、聚合物、寡聚物、單體之光聚合性化合物與光起始劑所構成，為可藉由照射紫外線及/或可見光而聚合並硬化之材料。在此，即使形成異向性光學膜所包含之異向性光擴散層之材料為1種，亦可藉由密度的高低差來產生折射率差。此係由於UV照射強度較強之部分的硬化速度快，所以聚合及硬化材料往該硬化區域周圍移動，結果形成折射率變高之區域與折射率變低之區域之故。所謂(甲基)丙烯酸酯，意指可為丙烯酸酯及甲基丙烯酸酯中任一者。
自由基聚合性化合物主要是於分子中含有1個以上的不飽和雙鍵者，具體可列舉出以丙烯酸環氧酯、胺酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯、聚丁二烯丙烯酸酯、聚矽氧丙烯酸酯等名稱所稱呼之丙烯酸寡聚物，與丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸異戊酯、丙烯酸丁氧基乙酯、丙烯酸乙氧基二乙二醇酯、丙烯酸苯氧基乙酯、丙烯酸四氫糠酯、丙烯酸異降莰酯、丙烯酸2-羥基乙酯、丙烯酸2-羥基丙酯、2-丙烯醯氧基鄰苯二甲酸、丙烯酸二環戊烯酯、二丙烯酸三乙二醇酯、二丙烯酸新戊二醇酯、二 丙烯酸1,6-己二醇酯、雙酚A的EO加成物二丙烯酸酯、三丙烯酸三羥甲基丙烷酯、經EO改質三丙烯酸三羥甲基丙烷酯、三丙烯酸新戊四醇酯、四丙烯酸新戊四醇酯、四丙烯酸二(三羥甲基)丙烷酯、六丙烯酸二新戊四醇酯等之丙烯酸酯單體。此外，此等化合物可以各單體來使用或混合複數種而使用。另外，同樣亦可使用甲基丙烯酸酯，但一般而言，因丙烯酸酯的光聚合速度較甲基丙烯酸酯快，故為較佳。
陽離子聚合性化合物可使用於分子中具有1個以上的環氧基、乙烯醚基或氧環丁烷基(oxetanyl)之化合物。具有環氧基之化合物可列舉出2-乙基己基二甘醇縮水甘油醚、聯苯的縮水甘油醚、雙酚A、氫化雙酚A、雙酚F、雙酚AD、雙酚S、四甲基雙酚A、四甲基雙酚F、四氯雙酚A、四溴雙酚A等之雙酚類的二縮水甘油醚類；酚-酚醛、甲酚酚醛、溴化酚-酚醛、正甲酚酚醛等之酚醛樹脂的聚縮水甘油醚類；乙二醇、聚乙二醇、聚丙二醇、丁二醇、1,6-己二醇、新戊二醇、三羥甲基丙烷、1,4-環己烷二甲醇、雙酚A的EO加成物、雙酚A的PO加成物等之烷二醇類的二縮水甘油醚類；六氫鄰苯二甲酸的縮水甘油酯或二質子酸的二縮水甘油酯等之縮水甘油酯類。
再者，具有環氧基之化合物亦可列舉出3,4-環氧基環己基甲基-3',4'-環氧基環己烷羧酸酯、2-(3,4-環氧基環己基-5,5-螺-3,4-環氧基)環己烷-間-二
Figure 108115063-A0202-12-0017-18
烷、二(3,4-環氧基環己基甲基)己二酸酯、二(3,4-環氧基-6-甲基環己基甲基)己二酸酯、3,4-環氧基-6-甲基環己基-3',4'-環氧基-6'-甲基環己烷羧酸酯、亞甲雙(3,4-環氧基環己烷)、二環氧化二環戊二烯、乙二醇的二(3,4-環氧基環己基甲基)醚、乙烯雙(3,4-環氧基環己烷羧酸酯)、經內酯 改質3,4-環氧基環己基甲基-3',4'-環氧基環己烷羧酸酯、四(3,4-環氧基環己基甲基)丁烷四羧酸酯、二(3,4-環氧基環己基甲基)-4,5-環氧基四氫鄰苯二甲酸酯等之脂環式環氧化合物，但並不限定於此等。
具有乙烯醚基之化合物例如可列舉出二乙二醇二乙烯醚、三乙二醇二乙烯醚、丁二醇二乙烯醚、己二醇二乙烯醚、環己烷二甲醇二乙烯醚、羥基丁基乙烯醚、乙基乙烯醚、十二基乙烯醚、三羥甲基丙烷三乙烯醚、丙烯醚碳酸丙烯酯等，但並不限定於此等。乙烯醚化合物一般為陽離子聚合性，但亦可藉由與丙烯酸酯組合而成為自由基聚合性。
此外，具有氧環丁烷基之化合物可使用1,4-雙[(3-乙基-3-氧環丁烷基甲氧基)甲基]苯、3-乙基-3-(羥基甲基)-氧環丁烷等。
以上的陽離子聚合性化合物可以各單體來使用或混合複數種而使用。上述光聚合性化合物並不限定於上述者。此外，為了產生充分的折射率差，於上述光聚合性化合物中，為謀求低折射率化可導入氟原子(F)，為謀求高折射率化可導入硫原子(S)、溴原子(Br)、各種金屬原子。再者，如日本特表2005-514487號公報所揭示般，將於氧化鈦(TiO2)、氧化鋯(ZrO2)、氧化錫(SnOx)等之高折射率的金屬氧化物所構成之超微粒的表面導入有丙烯酸基或甲基丙烯酸基、環氧基等之光聚合性官能基之機能性超微粒添加於上述光聚合性化合物者，亦為有效。
本發明之光聚合性化合物，較佳使用具有聚矽氧骨架之光聚合性化合物。具有聚矽氧骨架之光聚合性化合物，係伴隨著該結構(主要為醚鍵)產生配向並聚合及硬化，而形成低折射率區域、高折射率區域，或是低折射率區域及高折射率區域。藉由使用具有聚矽氧骨架之光聚合性化合 物，可容易使柱狀區域傾斜而提升往正面方向之聚光性。低折射率區域相當於柱狀區域或矩陣區域中任一者，高折射率區域相當於另一者。
低折射率區域中，較佳係具有聚矽氧骨架之光聚合性化合物的硬化物之聚矽氧樹脂相對較多。藉此，可使散射中心軸更容易傾斜，所以可提升往正面方向之聚光性。由於聚矽氧樹脂與不具有聚矽氧骨架之化合物相比多量地含有矽(Si)，所以以矽為指標，可藉由使用EDS(Energy Dispersive X-ray Spectrometer：能量分散型X射線光譜儀)來確認聚矽氧樹脂的相對量。
具有聚矽氧骨架之光聚合性化合物，為具有自由基聚合性或陽離子聚合性的官能基之單體、寡聚物、預聚物或巨單體。自由基聚合性的官能基可列舉出丙烯醯基、甲基丙烯醯基、烯丙基等，陽離子聚合性的官能基可列舉出環氧基、氧環丁烷基等。此等官能基的種類與數量並無特別限制，惟官能基愈多交聯密度愈高，愈容易產生折射率差，故較佳，所以較佳係具有多官能的丙烯醯基或甲基丙烯醯基。此外，具有聚矽氧骨架之化合物，由於該結構的緣故，就與其他化合物之相溶性而言有時會不足，但此時可進行胺酯化以提升相溶性。本形態中，可較佳地使用末端具有丙烯醯基或甲基丙烯醯基之聚矽氧-胺酯-(甲基)丙烯酸酯。
具有聚矽氧骨架之光聚合性化合物的重量平均分子量(Mw)，較佳位於500至50,000的範圍。尤佳為2,000至20,000的範圍。藉由使重量平均分子量位於上述範圍，可引起充分的光硬化反應，容易使存在於異向性光學膜100的各異向性光擴散層內之聚矽氧樹脂產生配向。伴隨著聚矽氧樹脂的配向，變得容易使散射中心軸傾斜。
聚矽氧骨架，例如有相當於以下述通式(1)所示者。通式(1)中，R1、R2、R3、R4、R5、R6分別獨立地具有甲基、烷基、氟烷基、苯基、環氧基、胺基、羧基、聚醚基、丙烯醯基、甲基丙烯醯基等官能基。此外，通式(1)中，n較佳為1至500的整數。
Figure 108115063-A0202-12-0020-2
在將不具有聚矽氧骨架之化合物調配於具有聚矽氧骨架之光聚合性化合物來形成異向性光擴散層時，低折射率區域與高折射率區域容易分離而形成，使異向性的程度增強，故較佳。不具有聚矽氧骨架之化合物，除了光聚合性化合物之外亦可使用熱塑性樹脂、熱硬化性樹脂，亦可併用此等。光聚合性化合物可使用具有自由基聚合性或陽離子聚合性的官能基之聚合物、寡聚物、單體(惟係不具有聚矽氧骨架者)。熱塑性樹脂可列舉出聚酯、聚醚、聚胺酯、聚醯胺、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚縮醛、聚乙酸乙烯酯、丙烯酸樹脂與該共聚物或改質物。使用熱塑性樹脂時，使用可溶解熱塑性樹脂之溶劑使樹脂溶解，然後塗佈並乾燥後，藉由紫外線使具有聚矽氧骨架之光聚合性化合物硬化而使異向性光擴散層成形。熱硬化性樹脂可列舉出環氧樹脂、酚樹脂、三聚氰胺樹脂、脲樹脂、不飽和聚酯與該共聚物或改質物。使用熱硬化性樹脂時，在藉由紫外線使具有聚矽 氧骨架之光聚合性化合物硬化後適當地加熱，藉此使熱硬化性樹脂硬化而使異向性光擴散層成形。就不具有聚矽氧骨架之化合物而言，最佳者為光聚合性化合物，此係由於低折射率區域與高折射率區域容易分離，使用熱塑性樹脂時不需使用溶劑且不需進行乾燥過程，且不需進行如熱硬化性樹脂般之熱硬化過程等，生產性優異。
4-1-2. 光起始劑
可使自由基聚合性化合物聚合之光起始劑，可列舉出二苯基酮、苄基、米歇勒酮(Michler's Ketone)、2-氯噻吨酮(2-Chlorothioxanthone)、2,4-二乙基噻吨酮、安息香乙醚、安息香異丙醚、安息香異丁醚、2,2-二乙氧基苯乙酮、苄基二甲基縮酮、2,2-二甲氧基-1,2-二苯基乙烷-1-酮、2-羥基-2-甲基-1-苯基丙烷-1-酮、1-羥基環己基苯基酮、2-甲基-1-[4-(甲基硫)苯基]-2-嗎啉基丙酮-1,1-[4-(2-羥基乙氧基)-苯基]-2-羥基-2-甲基-1-丙烷-1-酮、雙(環戊二烯)-雙[2,6-二氟-3-(吡啶-1-基)苯基]鈦、2-苄基-2-二甲基胺基-1-(4-嗎啉基苯基)-丁酮-1,2,4,6-三甲基苯甲醯基二苯基膦氧化物等。此外，此等化合物可以各單體來使用或混合複數種而使用。
此外，陽離子聚合性化合物的光起始劑為可藉由光照射而產生酸，並藉由所產生之酸使上述陽離子聚合性化合物聚合之化合物，一般可較佳地使用鎓鹽(Onium Salt)或金屬芳香類(Metallocene)錯合物。鎓鹽可使用重氮鹽(Diazonium Salt)、鋶鹽(Sulfonium Salt)、錪鹽(Iodonium Salt)、鏻鹽(Phosphonium Salt)、硒鹽(Selenium Salt)等，此等的相對電子可使用BF4-、PF6-、AsF6-、SbF6-等之陰離子。具體例可列舉出4-氯苯重氮鹽六氟磷酸酯、三苯基鋶鹽六氟銻酸酯、三苯基鋶鹽六氟磷酸酯、(4- 苯基硫苯基)二苯基鋶鹽六氟銻酸酯、(4-苯基硫苯基)二苯基鋶鹽六氟磷酸酯、雙[4-(二苯基鋶基)苯基]硫化物-雙-六氟銻酸酯、雙[4-(二苯基鋶基)苯基]硫化物-雙-六氟磷酸酯、(4-甲氧基苯基)二苯基鋶鹽六氟銻酸酯、(4-甲氧基苯基)苯基錪鹽六氟銻酸酯、雙(4-三級丁基苯基)錪鹽六氟磷酸酯、苄基三苯基鏻鹽六氟銻酸酯、三苯基硒鹽六氟磷酸酯、(η5-異丙基苯)(η5-環戊二烯)鐵(II)六氟磷酸酯等，但並不限定於此等。此外，此等化合物可以各單體來使用或混合複數種而使用。
4-1-3. 調配量、其他成分
本發明之光起始劑，以相對於光聚合性化合物100質量份約為0.01至10質量份，較佳為0.1至7質量份，尤佳為0.1至5質量份來調配。此係於未達0.01質量份時，光硬化性降低，以超過10質量份來調配時，會招致僅有表面硬化且內部的硬化性降低之弊害、著色、柱狀構造形成的阻礙之故。此等光起始劑通常使粉體直接溶解於光聚合性化合物中而使用，當溶解性差時，亦可使用使光起始劑以高濃度預先溶解於極少量的溶劑者。此溶劑更佳為光聚合性者，具體可列舉出碳酸丙烯酯、γ-丁內酯等。此外，為了提升光聚合性，亦可添加一般所知的各種染料或增感劑。再者，亦可將可藉由加熱使光聚合性化合物硬化之熱硬化起始劑與光起始劑一同併用。此時藉由在光硬化後進行加熱，可令人期待進一步促進光聚合性化合物的聚合硬化而達到更完全硬化者。
可單獨使光聚合性化合物或是混合複數種而成之組成物硬化，來形成異向性光擴散層。此外，亦可藉由使光聚合性化合物與不具有光硬化性之高分子樹脂的混合物硬化，來形成本發明之異向性光擴散層。 在此所使用之高分子樹脂，可列舉出丙烯酸樹脂、苯乙烯樹脂、苯乙烯-丙烯酸共聚物、聚胺酯樹脂、聚酯樹脂、環氧樹脂、纖維素系樹脂、乙酸乙烯酯樹脂、氯乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、聚乙烯基縮丁醛樹脂等。此等高分子樹脂與光聚合性化合物，於光硬化前必須具有充分的相溶性，為了確保此相溶性，亦可使用各種有機溶劑或塑化劑等。當使用丙烯酸酯作為光聚合性化合物時，高分子樹脂選自丙烯酸樹脂者，從相溶性之點來看為佳。
具有聚矽氧骨架之光聚合性化合物與不具有聚矽氧骨架之化合物之比率，以質量比計較佳位於15：85至85：15的範圍。尤佳為30：70至70：30的範圍。藉由設為該範圍，低折射率區域與高折射率區域之相分離容易進行，同時柱狀區域容易傾斜。具有聚矽氧骨架之光聚合性化合物的比率未達下限值或超過上限值時，相分離變得不易進行且柱狀區域變得不易傾斜。當使用聚矽氧-胺酯-(甲基)丙烯酸酯作為具有聚矽氧骨架之光聚合性化合物時，可提升與不具有聚矽氧骨架之化合物之相溶性。藉此，即使擴大材料的混合比率，亦可使柱狀區域傾斜。
4-1-4. 溶劑
調製含有光聚合性化合物之組成物時之溶劑，例如可使用乙酸乙酯、乙酸丁酯、丙酮、丁酮、甲基異丁酮、環己酮、甲苯、二甲苯等。
4-2. 異向性光擴散層的製造程序
接著說明本形態之異向性光擴散層的製造方法(程序)。首先將含有上述光聚合性化合物之組成物(以下，有時稱為「光硬化性樹脂組成物」)塗佈於透明PET膜般之適當的基體上並形成為片狀，然後成膜而設置光硬化性 樹脂組成物層。可視需要將此光硬化性樹脂組成物層乾燥並使溶劑揮發後，將光照射在光硬化性樹脂組成物層上，可藉此製作異向性光擴散層。
4-2-1. 異向性光擴散層的製作
本形態之異向性光擴散層的形成步驟，主要具有以下步驟
(1)步驟1-1：將未硬化樹脂組成物層設置在基體上之步驟
(2)步驟1-2：從光源得到平行光線之步驟
(3)任意步驟1-3：使平行光線入射於指向性擴散元件而得到具有指向性之光線之步驟
(4)步驟1-4：將光線照射在未硬化樹脂組成物層以使未硬化樹脂組成物層硬化之步驟
4-2-1-1. 步驟1-1：將未硬化樹脂組成物層設置在基體上之步驟
以片狀於基體上設置光硬化性樹脂組成物作為未硬化樹脂組成物層之手法，可適用通常的塗佈方式或印刷方式。具體可使用空氣刀塗佈、棒塗佈、板片塗佈、刮刀塗佈、反轉塗佈、轉印輥塗佈、凹版輥塗佈、唇板塗佈、澆注塗佈、噴霧塗佈、狹縫孔塗佈(slot orifice coating)、壓延塗佈、檔板塗佈(Dam coating)、浸漬塗佈、壓模塗佈等之塗佈；或是凹版印刷、網版印刷等孔版印刷等之印刷。當組成物為低黏度時，亦可在基體周圍設置一定高度的壩堤，並將組成物澆注於此壩堤所包圍之區域。
4-2-1-2. 遮罩的積層
此外，於上述步驟1-1中，為了防止未硬化樹脂組成物層的氧阻礙，有效率地使作為本發明之異向性光擴散層的特徵之柱狀區域形成，可積層 密著於未硬化樹脂組成物層的光照射側來積層局部地改變光的照射強度之遮罩。遮罩的材質為使碳等之光吸收性濾材分散於基質中者，且係入射光的一部分被碳所吸收，但開口部可讓光充分地穿透之構成為較佳。如此之基質可含有PET、TAC、PVAc、PVA、丙烯酸、聚乙烯等透明塑膠，或玻璃、石英等無機物，或是用以在含有此等基質之薄片中控制紫外線穿透量之圖案或吸收紫外線之顏料。在未使用如此之遮罩時，亦可藉由在氮氣環境下進行光照射來防止未硬化樹脂組成物層的氧阻礙。此外，即使只是將通常的透明膜積層於未硬化樹脂組成物層上，對於防止氧阻礙並促進柱狀區域的形成而言亦為有效。在隔著如此之遮罩或透明膜照射光時，於含有光聚合性化合物之組成物中，由於係因應該照射強度來產生光聚合反應，所以容易產生折射率分布，對於本形態之異向性光擴散層的製作為有效。
4-2-1-3. 步驟1-2：從光源得到平行光線之步驟
光源通常可使用產生短弧紫外線的光源，具體可使用高壓汞燈、低壓汞燈、金屬鹵素燈、氙燈等。此時，須得到與期望的散射中心軸平行之光線，此種平行光線例如可藉由：配置點光源，並於此點光源與未硬化樹脂組成物層之間配置用以照射平行光線之夫瑞奈透鏡(Fresnel Lens)等光學透鏡；除此之外，亦可在光源的背後配置反射鏡並使光作為點光源射往既定方向等而得到。
4-2-1-4. 步驟1-4：將光線照射在未硬化樹脂組成物層，以使未硬化樹脂組成物層硬化之步驟(未進行任意步驟1-3時)
照射在未硬化樹脂組成物層以使未硬化樹脂組成物層硬化之光線，必須含有可使光聚合性化合物硬化之波長，通常可利用以汞燈的365nm為中 心之波長的光。使用此波長區來製作異向性光擴散層時，照度較佳為0.01mW/cm2至100mW/cm2的範圍，尤佳為0.1mW/cm2至20mW/cm2。此係由於當照度未達0.01mW/cm2時，硬化耗費長時間而使生產效率變差，超過100mW/cm2時，光聚合性化合物的硬化過快，無法產生結構形成而無法顯現目的之光學特性之故。光的照射時間並無特別限定，較佳為10秒至180秒，尤佳為30秒至120秒。藉由照射上述光線，可得到本形態之異向性光擴散層。
本形態之異向性光擴散層，如上述般，可以相對較長時間來照射低照度的光，藉此於未硬化樹脂組成物層中形成特定的內部結構而得到。因此，僅藉由此種光照射，會有殘存未反應的單體成分，產生沾黏或是存在處理性或耐久性的問題。此時，可追加照射1000mW/cm2以上之高照度的光以使殘存的單體聚合。此時的光照射亦可從積層有遮罩之側的相反側進行。
接著，說明包含任意步驟1-3時之製造方法。包含任意步驟1-3時之製造方法中，步驟1-1及1-2係如上述所說明者，故以下係說明任意步驟1-3及後續。
4-2-1-5. 任意步驟1-3：使平行光線入射於指向性擴散元件而得到具有指向性之光線之步驟
第9圖為顯示包含任意步驟1-3之本發明之異向性光擴散層的製造方法之示意圖。
4-2-1-5-1. 指向性擴散元件
任意步驟1-3中所使用之指向性擴散元件301及302，只要是可將指向性賦予至從光源300所入射之平行光線者即可。第9圖中，係記載了具有指向性之光E在往X方向多量地擴散且在Y方向上幾乎不擴散之態樣下入射於未硬化樹脂組成物層303之內容。為了得到如此之具有指向性之光，例如可採用於指向性擴散元件301及302內含有長寬比高之針狀填充材，同時以使長軸方向在Y方向上延伸之方式使該針狀填充材配向之方法。指向性擴散元件301及302除了使用指向性擴散元件301及302之方法之外，可使用各種方法。
在此，具有指向性之光E的長寬比較佳係設為2至20。並形成有具有幾乎對應於該長寬比之長寬比的柱狀區域。上述長寬比的上限值尤佳為10以下，更佳為5以下。長寬比超過20時，有產生干涉紋或閃斑之疑慮。
任意步驟1-3中，藉由調整具有指向性之光E的擴散，可適當地決定所形成之柱狀區域的大小(長寬比、短徑SA、長徑LA等)。例如於第9圖(a)及(b)中不同的是，具有指向性之光E的擴散於(a)中較大，於(b)中較小。柱狀區域的大小係與具有指向性之光E之擴散的大小相依而有所不同。因此，可藉由調整該距離來調整柱狀區域的大小。
具有指向性之光E的擴散，主要與指向性擴散元件301及302的種類或是與未硬化樹脂組成物層303之距離相依。隨著縮短該距離，柱狀區域的大小變小，隨著增長該距離，柱狀區域的大小變大。因此，藉由調整該距離，可調整柱狀區域的大小。
4-2-1-6. 步驟1-4：將光線照射在未硬化樹脂組成物層以使未硬化樹脂組成物層硬化之步驟(進行任意步驟1-3時)
隔著指向性擴散元件照射在未硬化樹脂組成物層以使未硬化樹脂組成物層硬化之光線，必須含有可使光聚合性化合物硬化之波長，通常可利用以汞燈的365nm為中心之波長的光。使用此波長區來製作異向性光擴散層時，照度較佳為0.01mW/cm2至100mW/cm2的範圍，尤佳為0.1mW/cm2至20mW/cm2。此係由於當照度未達0.01mW/cm2時，硬化耗費長時間而使生產效率變差，超過100mW/cm2時，光聚合性化合物的硬化過快，無法產生結構形成而無法顯現目的之光學特性之故。光的照射時間並無特別限定，較佳為10秒至180秒，尤佳為30秒至120秒。藉由照射上述光線，可得到本形態之異向性光擴散層。
本形態之異向性光擴散層即使在進行任意步驟1-3之情形下，亦如上述般，可藉由以相對較長時間來照射低照度的光，於未硬化樹脂組成物層中形成特定的內部結構而得到。因此，僅以如此之光照射，會有殘存未反應的單體成分，產生沾黏，存在處理性或耐久性的問題。此時，可追加照射1000mW/cm2以上之高照度的光，以使殘存單體聚合。此時的光照射可從積層有遮罩之側的相反側進行。
5. 本發明之異向性光學膜的用途
本發明之異向性光學膜，可較佳地使用作為採用OLED顯示面板之頭戴式顯示器用的擴散膜。
此外，例如在使用本發明之異向性光學膜時，若是將異向性光學膜配置在OLED顯示面板的較彩色濾光片或RGB發光層更靠近觀看側(射出光側)處即可。
[實施例]
6. 實施例
接著，藉由實施例及比較例來更具體說明本發明，但本發明並不限定於此等例。
6-1. 異向性光學膜的製作
依循以下方法來製作本發明之具有單層或複數層的異向性光擴散層之異向性光學膜。
6-1-1. 異向性光學膜1至8的製作
藉由以下方法來製作實施例所使用之異向性光學膜。
使用分注器，以硬化性樹脂於厚度100μm之脫模PET膜1的緣部整體周圍形成高度50μm的區隔壁。於其中滴入下述紫外線硬化性樹脂組成物，並藉由剝離力較PET膜1高且依據JIS B0601-2001所求取之算術平均粗糙度Ra分別不同之脫模PET膜2(算術平均粗糙度Ra為0.02μm)、脫模PET膜3(算術平均粗糙度Ra為0.05μm)或脫模PET膜4(算術平均粗糙度Ra為0.08μm)中之任一者來覆蓋所滴入之液膜的表面，藉此製作50μm厚之未硬化樹脂組成物層的液膜。
具體而言，於異向性光學膜1至3、5、6的製作中係使用脫模PET膜2，於異向性光學膜7的製作中係使用脫模PET膜3，然後，於異向性光學膜4的製作中係使用脫模PET膜4。
另外，實施例之未硬化樹脂組成物層的組成係使用完全相同者。
6-1-1-1. 紫外線硬化性樹脂組成物
Figure 108115063-A0202-12-0030-3
接著，將未硬化樹脂組成物層的液膜加熱，從UV點光源(Hamamatsu Photonics公司製、商品名稱：L2859-01)的降射用照射單元，將照射強度5mW/cm2的平行光線之紫外線直接、或隔著指向性擴散元件而進行照射1分鐘，藉此製作如第4圖所示般之在具有複數個柱狀區域之單層異向性光擴散層的雙面具有PET膜之異向性光學膜1至7。
具體而言，於異向性光學膜1至5的製作中，係不使用指向性擴散元件，而於異向性光學膜6及7的製作中，係使用可變更平行光線的長寬比之指向性擴散元件。
再者，於異向性光學膜1至4、6、7的製作中，對於未硬化樹脂組成物層的液膜平面係從法線方向(角度設為0°)的角度來照射平行光線，惟於異向性光學膜5的製作中，係以相對於上述法線方向為傾斜15°的角度來照射平行光線
此外，關於異向性光學膜8，係在製作2層之上述所製作的異向性光學膜7後，將各異向性光學膜7的脫模PET膜3剝離，以使一異向性光學膜7中之複數個柱狀區域長徑方向與另一異向性光學膜7中之複數個柱狀區域長徑方向成為互相垂直的關係之方式，在使一異向性光學膜7相對於另一異向性光學膜7旋轉90°之狀態下，隔著厚度10μm的透明黏著層來積層經剝離後的一側之各異向性光學膜7的表面而製作。
所製作之異向性光學膜1至8的特性如以下之表1所示。
6-2. 比較用光學膜1的製作
以下述方式來製作作為比較用光學膜1之等向性擴散黏著層。
相對於下述折射率1.47的丙烯酸系黏著劑組成物100質量份，添加20質量份之聚矽氧樹脂微粒(Momentive Performance Material 公司製、商品名稱：Tospearl 145)作為折射率與黏著劑組成物不同之微粒，藉由攪拌器攪拌30分鐘以使微粒分散而形成塗液。使用缺角輪塗佈機(comma coater)以厚度38μm塗佈該塗液，依據JIS B0601-2001測得之算術平均粗糙度Ra為0.15μm。以使溶劑乾燥後的膜厚成為25μm之方式塗佈於脫模PET膜5上，進行乾燥而製作附PET等向性擴散黏著層。然後將剝離力較脫模PET膜5高之厚度38μm的脫模PET膜(Lintec公司製、商 品名稱：3801)積層於擴散黏著層表面，而製作出作為雙層附PET等向性擴散黏著層之雙面具有PET膜之比較用光學膜1。
所製作之比較用光學膜1的特性如以下表1所示。
6-2-1. 丙烯酸系黏著劑組成物
Figure 108115063-A0202-12-0032-4
6-3. 比較用光學膜2的製作
比較用光學膜2係使用市售之厚度120μm的等向性光擴散膜(Tsujiden公司製、商品名稱：D120P)。
所製作之比較用光學膜2的特性如以下之表1所示。
Figure 108115063-A0202-12-0033-5
6-5. 測定
表1中，異向性光學膜1至8、比較用光學膜1、2的特性係以下述方式來測定。
6-5-1. 異向性光擴散層之霧度值的測定
表1之各光學膜之霧度值的測定係使用日本電色社工業股份有限公司製的霧度儀NDH-2000並依據JIS K7136來測定。在此，霧度值愈高，表示異向性光擴散層的擴散性愈高。
6-5-2. 散射中心軸角度及直線穿透率的測定
如第8圖所示，使用可任意地改變光源的投光角、檢測器的感光角之變角光度計配光曲線儀(Genesia公司製)，對表1的各光學膜進行直線穿透光量的測定。將檢測器固定在接受來自光源的直線光之位置，並將表1的各光學膜作為樣本安置在之間的樣本保持器。以第8圖的直線V為中心使樣本旋轉，並測定對應於往樣本的各入射光角度之直線穿透光量。此直線V在比較用光學膜1、2中可設為任意，但在具有異向性之異向性光學膜1至8中，係以第4圖所示之C-C軸為中心軸旋轉而進行測定。
從以上測定中算出直線穿透率，而得到表1所示之各光學膜的光學分布。從此光學分布中，可得到表1的各光學膜之從膜平面的法線方向所入射之光的直線穿透率，以及該光學分布中光擴散特性大致呈對稱之入射光角度之散射中心軸角度。該結果如表1所示。
6-5-3. 柱狀區域之長寬比的測定(異向性光擴散層的表面觀察)
以光學顯微鏡來觀察表1之異向性光學膜1至8的表面(於製作時之紫外線照射側)，並測定任意20個柱狀區域份之複數個柱狀區域的長徑LA及短徑SA，算出所測得之長徑LA及短徑SA的平均值，並算出平均長徑LA/平均短徑SA作為柱狀區域的長寬比。
6-5-4. 算術平均粗糙度Ra的測定
表1的各光學膜之算術平均粗糙度Ra的測定，係使用小坂研究所公司製的Surf Code SE1700α，依據JIS B0601-2001來測定。
6-6. 頭戴式顯示器的製作
於市售的背光上配置使用像素間距326ppi(像素大小0.078mm×0.078mm)之彩色濾光片的型式之OLED顯示面板，並將上述所製作之表1之各光學膜在脫模PET膜經剝離之狀態下積層在屬於較彩色濾光片更靠近觀看側的玻璃基板表面上。然後，藉由將透鏡(倍率10倍)配置在該光學膜平面的上部，而製作實施例1至8、比較例1、2的頭戴式顯示器。此外，係製作未積層光學膜之頭戴式顯示器來作為比較例4。所製作之實施例1至8、比較例1、2、4的頭戴式顯示器中所使用之各光學膜及特性，係如下列表2所示。
6-6-1. 官能試驗
對所製作之實施例1至8、比較例1至4的頭戴式顯示器進行官能試驗。依循下列評估基準進行評估之結果係如表2所示。
6-6-1-1. 黑色矩陣消除之評估基準
◎：幾乎未觀測到黑色矩陣
○：觀測到黑色矩陣變得不明顯
△：觀測到黑色矩陣稍微變得不明顯
6-6-1-2. 上色評估基準
○：可充分地抑制因像素所造成之上色感
△：可稍微地抑制因像素所造成之上色感
×：可看到因像素所造成之上色感
6-6-1-3. 模糊感評估基準
◎：觀測到鮮明的圖像顯示
○：觀察到些微模糊的圖像顯示
△：觀察到模糊的圖像顯示
6-2-2. 總透光率的測定
所製作之實施例1至8、比較例1、2、4的頭戴式顯示器之總透光率的測定，係以去除表1的各光學膜後之總透光率作為100%，並使用日本電色社工業股份有限公司製的霧度儀NDH-2000來測定。
依循以下評估基準進行評估，結果如表2所示。
6-6-2-1. 總透光率評估基準
○：30%以上
×：未達30%
Figure 108115063-A0202-12-0037-6
從表2的結果中，可得知實施例1至8之黑色矩陣消除的評估為△以上，上色的評估亦皆為△以上，總透光率亦高達35%以上。
因此，於使用本發明之異向性光學膜之頭戴式顯示器中，由於難以觀測到黑色矩陣，故不僅像素所造成之顆粒感良好，並且可抑制像素所造成之上色感，總透光率亦高，因此亦可抑制亮度降低。
尤其是實施例1、4、5、6，於黑色矩陣消除、上色、模糊感、總透光率的所有評估項目中，係均衡性佳地具有高水準的特性。
實施例7由於在實施例中係使用長寬比大之異向性光學膜，所以僅能夠於縱或橫的單一方向上極難觀測到黑色矩陣。
實施例8為將實施例7之異向性光學膜如上述般一面考量到柱狀區域長徑方向一面相互地旋轉90°而積層者，可以使縱橫之兩方向上的黑色矩陣極難被觀測到。
並且，在本實施例中，雖係使用採彩色濾光片形式之OLED顯示面板，但認為即使使用採RGB發光層的形式之OLED顯示面板，也可以期待得到同樣的效果。
另一方面，比較例1、2、4於表2的評估項目中係有某一項為×。
關於比較例1之上色的評估為×，認為該評估的主因是：由於使用等向性擴散黏著層而產生因微粒所造成之光擴散，因此，引起光的干涉，而使因像素所造成之上色感變差。除此之外，上色的惡化使畫面的閃爍變得醒目。再者，從表2可知，由於比較例1的總透光率係較本發明之異向性光學膜低，所以亮度的降低會增大。
比較例2由於厚度較比較例1大，所以黑色矩陣消除的評估雖為良好，但由於是等向性擴散膜，故認為其係因為與比較例1相同之理由而使上色惡化，畫面的閃爍變得醒目。再者，從表2可知，由於總透光率係較本發明之異向性光學膜低，所以亮度的降低會增大。
另外，比較例4由於未使用光學膜，所以其結果是黑色矩陣變得非常顯眼。
從以上內容來看，具備本發明之異向性光學膜之頭戴式顯示器除了不易觀察到黑色矩陣之效果之外，還可以抑制因像素所造成之顆粒感及上色感，模糊感較少，且可抑制亮度的降低，而為能夠得到更高的沉浸感者。
100‧‧‧OLED面板
110‧‧‧有機EL層
120‧‧‧玻璃基板
130‧‧‧異向性光學膜

Claims (9)

  1. 一種頭戴式顯示器，其係在較有機電致發光顯示面板內的彩色濾光片或RGB發光層更靠近觀看側之位置具備直線穿透率依入射光角度而變化之異向性光學膜，其中：前述異向性光學膜至少包含單層或複數層之異向性光擴散層，前述異向性光擴散層具有矩陣區域以及折射率與前述矩陣區域不同之複數個柱狀區域。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之頭戴式顯示器，其中，前述單層或複數層之異向性光擴散層的霧度值為50%至85%。
  3. 如申請專利範圍第1或2項所述之頭戴式顯示器，其中，前述異向性光擴散層具有至少1個散射中心軸，前述至少1個散射中心軸角度為-15°至+15°。
  4. 如申請專利範圍第1或2項所述之頭戴式顯示器，其中，在前述單層或複數層之異向性光擴散層中之至少一者的最表面上係形成有表面凹凸，前述表面凹凸之依據JIS B0601-2001測得之算術平均粗糙度Ra為0.10μm以下。
  5. 如申請專利範圍第1或2項所述之頭戴式顯示器，其中，前述異向性光擴散層的複數個柱狀區域係構成為從前述異向性光擴散層之一表面到另一表面做配向並且從前述一表面延伸至前述另一表面，於前述異向性光擴散層之一表面中之前述複數個柱狀區域的表面形狀係具有短徑與長徑。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之頭戴式顯示器，其中，前述異向性光擴散層之一表面中之前述柱狀區域的平均長徑/平均短徑亦即前述柱狀區域的長寬比係未達2。
  7. 如申請專利範圍第5項所述之頭戴式顯示器，其中，前述異向性光擴散層之一表面中之前述柱狀區域的平均長徑/平均短徑亦即前述柱狀區域的長寬比為2至20。
  8. 如申請專利範圍第1或2項所述之頭戴式顯示器，其中，前述異向性光擴散層的厚度為10μm至100μm。
  9. 如申請專利範圍第1或2項所述之頭戴式顯示器，其中，前述異向性光學膜的從法線方向所入射之光的直線穿透率為5%至40%。
TW108115063A 2018-05-14 2019-04-30 頭戴式顯示器 TWI820126B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018093205 2018-05-14
JP2018-093205 2018-05-14

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201947283A TW201947283A (zh) 2019-12-16
TWI820126B true TWI820126B (zh) 2023-11-01

Family

ID=68540238

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW108115063A TWI820126B (zh) 2018-05-14 2019-04-30 頭戴式顯示器

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11874481B2 (zh)
KR (1) KR20210010441A (zh)
CN (1) CN112088578B (zh)
TW (1) TWI820126B (zh)
WO (1) WO2019220775A1 (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115280190A (zh) * 2020-03-31 2022-11-01 株式会社巴川制纸所 各向异性光扩散膜及显示装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040156130A1 (en) * 2002-12-31 2004-08-12 Powell Karlton David Homogenizing optical sheet, method of manufacture, and illumination system
TW201545885A (zh) * 2014-03-28 2015-12-16 Tomoegawa Co Ltd 各向異性光學膜
TW201624017A (zh) * 2014-12-25 2016-07-01 Dexerials Corp 光學體、光學薄膜貼附體及光學體之製造方法
TW201702056A (zh) * 2015-03-31 2017-01-16 巴川製紙所股份有限公司 異方性光學膜之製造方法

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0743634A (ja) * 1993-05-14 1995-02-14 Olympus Optical Co Ltd 顔面または頭部装着型ディスプレイ
KR20040004671A (ko) 2001-05-28 2004-01-13 클라리언트 인터내셔널 리미티드 제어된 산란 특성을 갖는 광확산 필름 및 이를 사용하는광학 소자 및 액정 표시 장치
JP2005115341A (ja) * 2003-09-16 2005-04-28 Fuji Photo Film Co Ltd 光学補償シート、偏光板及びそれを用いた液晶表示装置
US20070110957A1 (en) * 2004-03-16 2007-05-17 Kensaku Higashi Anisotropic diffusing medium and production method therefor
TW200837392A (en) 2006-10-31 2008-09-16 Tomoegawa Co Ltd Anisotropic diffusing film, display using the same, and liquid crystal display
JP2009086577A (ja) * 2007-10-03 2009-04-23 Oji Paper Co Ltd 光拡散体、光拡散体の製造方法、面発光装置、表示装置及び照明装置
JP2009265406A (ja) * 2008-04-25 2009-11-12 Sony Corp 表示装置および電子機器
JP5977955B2 (ja) 2012-02-16 2016-08-24 株式会社巴川製紙所 異方性光学フィルムおよびその製造方法
WO2014084361A1 (ja) * 2012-11-29 2014-06-05 株式会社巴川製紙所 異方性光学フィルム
JP6050712B2 (ja) 2013-03-27 2016-12-21 株式会社ジャパンディスプレイ 反射型液晶表示装置及び電子機器
KR102240334B1 (ko) * 2014-01-21 2021-04-14 가부시키가이샤 도모에가와 세이시쇼 이방성 광학 필름
JP2016206512A (ja) 2015-04-27 2016-12-08 大日本印刷株式会社 ヘッドマウントディスプレイ
WO2017047271A1 (ja) * 2015-09-14 2017-03-23 ソニー株式会社 表示装置および光学フィルタ
JP6595444B2 (ja) 2016-08-31 2019-10-23 エルジー ディスプレイ カンパニー リミテッド 表示装置
JP2018059965A (ja) * 2016-09-30 2018-04-12 株式会社巴川製紙所 表示装置
WO2018159470A1 (ja) * 2017-03-02 2018-09-07 シャープ株式会社 表示装置およびヘッドマウントディスプレイ

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040156130A1 (en) * 2002-12-31 2004-08-12 Powell Karlton David Homogenizing optical sheet, method of manufacture, and illumination system
TW201545885A (zh) * 2014-03-28 2015-12-16 Tomoegawa Co Ltd 各向異性光學膜
TW201624017A (zh) * 2014-12-25 2016-07-01 Dexerials Corp 光學體、光學薄膜貼附體及光學體之製造方法
TW201702056A (zh) * 2015-03-31 2017-01-16 巴川製紙所股份有限公司 異方性光學膜之製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR20210010441A (ko) 2021-01-27
WO2019220775A1 (ja) 2019-11-21
CN112088578B (zh) 2024-05-28
CN112088578A (zh) 2020-12-15
US11874481B2 (en) 2024-01-16
US20210263200A1 (en) 2021-08-26
TW201947283A (zh) 2019-12-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI821284B (zh) 頭戴式顯示器
TWI654087B (zh) 各向異性光學膜
TWI651551B (zh) 異方性光學膜片
US11209587B2 (en) Light guiding laminate using anisotropic optical film and planar light source device using the same
WO2018180541A1 (ja) 防眩性フィルム及び表示装置
KR102047741B1 (ko) 표시장치
JP2016194687A (ja) 異方性光学フィルムの製造方法
TWI820126B (zh) 頭戴式顯示器
JP7191537B2 (ja) 異方性光学フィルム
TWI838501B (zh) 使用各向異性光學膜之反射型顯示裝置
JP6902895B2 (ja) 異方性光学フィルム及びその製造方法
JP6581329B1 (ja) ヘッドマウントディスプレイ
JP7475182B2 (ja) 異方性光拡散フィルム積層体および表示装置
WO2022209567A1 (ja) 異方性光拡散フィルムおよび表示装置
JP7620619B2 (ja) 異方性光拡散フィルムおよび表示装置
JP2022157897A (ja) 異方性光拡散フィルム積層体及び表示装置